Phương pháp sinh hóa

Câu hỏi: Phương pháp sinh hóa

Lời giải:  

Phản ứng lên men tinh bột để điều chế ancol etylic sử dụng men rượu (vi sinh vật) nên được gọi là phương pháp sinh hóa:

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về phương pháp sinh hóa nhé!

I. Giới thiệu chung

Etanol hay còn gọi là rượu etylic, ancol etylic, là thành phần chính của rượu, bia và đồ uống có cồn, là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm ancol no nằm trong dãy đồng đẳng của CH3OH có công thức hóa học là CH₃-CH₂-OH. Gồm một nhóm etyl CH₃-CH₂- liên kết với một nhóm hidroxyl (–OH), thường được viết tắt là EtOH.

II. Tính chất vật lý của etanol

Etanol là một chất lỏng không màu, trong suốt, mùi thơm ,vị cay, nhẹ hơn nước, tan trong nước vô hạn, dễ bay hơi.

Khối lượng riêng 0,789 g/cm3 

Nhiệt độ sôi 78,39 độ C

Nhiệt độ nóng chảy ở 114,15 độ C,

Etanol tạo liên kết hidro nên nhiệt độ sôi cao hơn các dẫn xuất của hydrocarbon có khối lượng phân tử tương đương:  

Axit >  ancol >  amin > este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > hidrocacbon

Tính chất hóa học của etanol

Với hóa học phổ thông, rượu etylic có 3 tính chất quan trọng nhất là phản ứng với kim loại kiềm, phản ứng cháy và phản ứng este hóa với axit axetic

1. Etylic C2H5OH phản ứng với oxi

Rượu etylic dễ cháy, khi cháy không có khói và ngọn lửa có màu xanh da trời,toả nhiều nhiệt

2. Etanol C2H5OH tác dụng với Na, NaNH3

Etanol chỉ tác dụng với Na hay NaNH2

2C2H5OH + Na → 2C2H5ONa  + H2↑

C2H5-OH + NaNH2 → C2H5-ONa + NH3

3. Etanol C2H5OH phản ứng với axit axetic

Tổng quát phản ứng este hóa

ROH + R’COOH ↔ R’COOR + H2O

Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit và đun nóng.

Phản ứng có tính thuận nghịch nên chú ý đến chuyển dịch cân bằng.

C2H5OH + CH3COOH   ↔ CH3COOC2H5 + H2O

Etylic       axit axetat      Etylaxetat

**Nâng cao

Phản ứng với axit halogen

Khả năng phản ứng: HI > HBr > HCl > HF

Phản ứng tách nước

Phản ứng tách nước (đề hiđrat hóa) của etanol tạo thành etylen và nước.

Phản ứng dehydro hóa (tách hidro)

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

Tác nhân oxy hóa: KMnO₄, K₂Cr₂O₇, CrO₃…

CH₃-CH₂OH+ KMnO₄ → CH₃-COOK + MnO₂ + KOH

Phản ứng lên men giấm 

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn với xúc tác là men giấm ở 25 độ C tạo thành axit axetic (giấm ăn)

Phản ứng tạo buta -1,3 - dien

Các phương pháp điều chế ancol etylic

2 Phương pháp điều chế thông dụng nhất của etanol là lên men đường hoặc tinh bột và cộng hợp etylen với nước.

Tinh bột hoặc đường → Rượu etylic.

C₆H₁₂O₆ → 2CH₃CH₂OH + 2CO₂

Cho etylen cộng hợp với nước có axit làm xúc tác

Tuân theo quy tắc Maccopnhicop

Phản ứng cần xúc tác acid: H₂SO₄, H₃PO₄ (không dùng HX) 

CH₂ = CH₂  +  H₂O →  C₂H₅OH  

Ngoài ra còn các phương pháp sau:

Cộng hidro vào andehit

Thủy phân C₂H5-X, dẫn xuất của este

C₂H₅X+ NaOH → C₂H₅OH +NaCl

CH₃COOC₂H₅ + H₂O  →  C₂H₅OH + CH₃COOH

Ứng dụng của rượu etylic

Rượu etylic được dùng làm nhiên liệu cho động cơ ôtô, cho đèn cồn trong phòng thí nghiệm.

Trong công nghiệp dung làm nguyên liệu sản xuất axit axetic, dược phẩm, cao su tổng hợp; dùng pha chế các loại rượu uống,..

III. Bài toán điều chế Ancol Etylic

Phương pháp giải nhanh

+ Ta có sơ đồ                 (C₆H₁₀O₅)_n  nC₆H₁₂O₆ 2nC₂H₅OH + 2nCO₂

                                        Tinh bột hoặc xenlulozơ   glucozơ                

Câu 1 : Lên men dung dịch chứa 300 gam glucozơ thu được 92 gam ancol etylic. Hiệu suất quá trình lên men tạo thành ancol etylic là

A. 40%                    

B. 60%                          

C. 80%                  

D. 54%

Lời giải

Ta có sơ đồ                  C₆H₁₂O₆ ------------> 2C₂H₅OH

                                      1 mol                         2 mol

Khối lượng glucozơ phản ứng là : 1 . 180 = 180 gam. Vậy  H = = 60%

Chọn đáp án B

Câu 2 : Lên men hoàn toàn m gam glucozơ thành ancol etylic. Toàn bộ khí CO2 sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư tạo ra 40 gam kết tủa. Nếu hiệu suất quá trình lên men tạo thành ancol etylic là 75% thì giá trị của m là

A. 60                    

B. 48                           

C. 30                  

D. 58

Lời giải

Ta có sơ đồ                  C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂

                                       0,2 mol                         0,4 mol                         

                                  CO₂ + Ca(OH)₂  CaCO₃ + H₂O

                                     0,4 mol                            = 0,4 mol

Khối lượng glucozơ phản ứng là : 0,2 . 180 = 36 g.

Vì H = 75% nên m = = 48 g

Chọn đáp án B

Câu 3 : Lên men m gam tinh bột thành ancol etylic. Toàn bộ khí CO₂ sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)₂, tạo ra 550 gam kết tủa và dung dịch X. Đun kĩ dung dịch X thu thêm được 100 g kết tủa. Nếu hiệu suất quá trình lên men tạo thành ancol etylic là 81% thì giá trị của m là

A. 550                    

B. 810                           

C. 650                  

D. 750

Lời giải

Ta có sơ đồ                  (C₆H₁₀O₅)_n 2nC₂H₅OH + 2nCO₂

                                 3,75/n mol                                       7,5 mol

                               CO₂ + Ca(OH)₂  CaCO₃ + H₂O

                               5,5 mol                            = 5,5 mol

2CO₂ + Ca(OH)₂  Ca(HCO₃)₂           Ca(HCO₃)₂   CaCO₃ + H₂ O + CO₂ 

2 mol                                 1 mol                 1 mol                  = 1 mol                            

Khối lượng tinh bột phản ứng là : 162n .  = 607,5 gam

Vì     H = 81% nên m = = 750 gam. 

Chọn đáp án D

Câu 4 : Lên men m gam tinh bột thành ancol etylic. Toàn bộ khí CO₂  sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)₂ , tạo ra 330 gam kết tủa và dung dịch X. Khối lượng dung dịch X giảm đi so với khối lượng nước vôi trong ban đầu là 132 g. Nếu hiệu suất quá trình lên men tạo thành ancol etylic là 90% thì giá trị của m là

A. 486                    

B. 297                           

C. 405                  

D. 324

Lời giải

Ta có sơ đồ                  (C₆H₁₀O₅)_n 2nC₂ H₅OH + 2nCO₂ 

                                     2,25/n mol                                  4,5 mol

Khối lượng dung dịch giảm = m_{kết tủa} - m_CO      m_CO= 330 – 132 = 198 gam             

Khối lượng tinh bột phản ứng là : 162n .  = 364,5 gam

Vì   H = 90% nên m = = 405 gam.    

Chọn đáp án C

Câu 5: Cho m gam tinh bột lên men thành ancol etylic với hiệu suất 81%. Toàn bộ lượng CO₂ sinh ra được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)₂, thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X. Đun kĩ dung dịch X thu thêm được 100 gam kết tủa. Giá trị của m là 
A. 550                  

B. 650                            

C. 750                  

D. 810 

Lời giải

Lượng CO₂ sinh ra được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)₂, thu được kết tủa và dung dịch X, đun X lại thu được kết tủa

=>  có muối HCO3- được tạo thành, ta có các pt

C₆H₁₀O₅ ------> C₆H₁₂O₆ --------> 2C₂H₅OH + 2CO₂ 
3,75 <---------------------------------------... 7,5 
CO₂ + Ca(OH)₂ -------> CaCO₃ + H₂O 
5,5 <------------------------------ 5,5 
2CO₂ + Ca(OH)₂ ---------> Ca(HCO₃)₂ 
2 <------------------------------------- 1 
Ca(HCO₃)₂ ---------------> CaCO₃ + CO₂ + H₂O 
1 <--------------------------------- 1 
=> nCO₂ = 5,5 + 2 = 7,5 mol 
m = (3,75.162) : 0,81 = 750 gam 
=> Đáp án C

Câu 6: Ancol etylic được điều chế từ tinh bột bằng phương pháp lên men với hiệu suất toàn bộ quá trình là 90%. Hấp thụ toàn bộ lượng CO₂ sinh ra khi lên men m gam tinh bột vào nước vôi trong, thu được 247,5 gam kết tủa và dung dịch X. Biết khối lượng X giảm đi so với khối lượng nước vôi trong ban đầu là 99 gam. Giá trị của m là

A. 200,475                                                                             

B. 222,75

C. 303,75                                                                               

D. 273,375

Lời giải

(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O  → nC₆H₁₂O₆

C₆H₁₂O₆ →  2C₂H₅OH + 2CO₂

mdd ↓ = m CaCO3 - mCO2 đã hấp thụ

=> m CO₂ = 247,5 - 99 = 148,5 gam tương đương 3,375 mol khí CO₂

n C₆H₁₂O6 = n CO₂ : 2 = 1,6875 mol

n(C₆H₁₀O₅)_{n lt}  = 1,6875/n mol

m(C₆H₁₀O₅)_{n lt} = 1,6875/n x 162n = 273,375 gam

m(C₆H₁₀O₅)_{n tt} = 273,375  : 90% = 303,75 gam

=> Đáp án C